O que é cache da CPU e por que isso é importante?


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rawcapPhoto/Shutterstock.com
A memória cache da CPU é a parte do processador onde os dados necessários com mais frequência são mantidos e recuperados. O acesso ao cache é mais rápido que a RAM, portanto, mais cache pode melhorar muito o desempenho da CPU.

A quantidade de memória cache que uma CPU possui é um número frequentemente negligenciado na folha de especificações, mas o cache da CPU é extremamente importante para o desempenho geral da CPU. Se você nunca prestou atenção ao cache da CPU antes, leia isto antes de comprar outro.

O que é um cache de CPU?

Um cache de CPU é uma área de memória pequena e rápida incorporada a uma CPU (Unidade Central de Processamento) ou localizada na matriz do processador. O cache da CPU armazena dados e instruções usados ​​com frequência na memória principal para reduzir o número de vezes que a CPU precisa acessar a memória principal para obter essas informações. Isso pode melhorar muito o desempenho do sistema, pois acessar dados do cache da CPU é muito mais rápido do que acessar dados da memória principal.

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O que significam os níveis de cache da CPU (L1, L2, L3)?

Os “níveis” de cache da CPU referem-se à hierarquia da memória cache incorporada à CPU. A maioria das CPUs modernas tem vários níveis de cache, com cada nível tendo uma capacidade maior e um tempo de acesso mais lento do que o nível abaixo dele. Os níveis são normalmente numerados, sendo o Nível 1 (L1) o menor e mais rápido nível de cache e o Nível 3 (L3) o maior e mais lento nível de cache.

Essa hierarquia existe para fornecer um equilíbrio entre velocidade e capacidade. O cache L1 é o mais rápido e é usado para armazenar os dados e instruções usados ​​com mais frequência, enquanto o cache L3 é o maior e contém dados e instruções usados ​​com menos frequência.

Qual software se beneficia mais de um cache grande?

O software que executa muitas tarefas repetitivas ou requer acesso rápido a grandes quantidades de dados pode se beneficiar de um cache maior. Isso pode melhorar o desempenho do software e reduzir o tempo necessário para concluir essas tarefas.

Alguns exemplos de software que se beneficiam de tamanhos de cache maiores incluem:

  • Os sistemas de gerenciamento de banco de dados geralmente executam muitas consultas repetitivas e exigem acesso rápido a grandes quantidades de dados armazenados em bancos de dados.
  • Software de edição de vídeo, que pode precisar acessar rapidamente grandes quantidades de dados de vídeo e áudio para realizar edição e reprodução em tempo real.

  • O software de processamento de imagem e vídeo pode executar muitas operações matemáticas em grandes conjuntos de dados para processar e manipular imagens e vídeos.
  • Software de análise financeira, que pode precisar acessar e analisar rapidamente grandes quantidades de dados financeiros para realizar cálculos complexos e gerar relatórios.

Estes são apenas alguns exemplos de software que podem se beneficiar de um cache maior, mas muitos outros tipos de software também podem ser aplicados.

Os videogames também podem se beneficiar significativamente de um cache grande. Você pode ver isso demonstrado pelo desempenho de jogos do AMD 5800X3D, que fornece um forte impulso para jogos pesados ​​de CPU.

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Como o Cache Funciona em uma CPU Multi-Core?

Em uma CPU multi-core, cada núcleo tem sua própria memória cache. Isso permite que cada núcleo armazene e acesse dados e instruções usados ​​com frequência de forma independente, sem acessar a memória principal ou o cache de outro núcleo. Isso pode melhorar o desempenho da CPU reduzindo o tempo que cada núcleo gasta esperando por dados e instruções da memória principal ou de outros núcleos, permitindo que a CPU execute mais tarefas simultaneamente e melhorando sua velocidade geral e capacidade de resposta.

No entanto, é importante observar que a memória cache em uma CPU com vários núcleos normalmente não é compartilhada entre os núcleos. Isso significa que cada núcleo tem acesso apenas ao seu cache, e não ao cache de outros núcleos. Essa limitação pode afetar o desempenho da CPU se um ou mais núcleos dependerem muito de dados e instruções disponíveis apenas no cache de outro núcleo. Nesse caso, o desempenho da CPU pode ser limitado pelo tamanho do cache dos núcleos individuais, em vez do tamanho total do cache de todos os núcleos.

Algumas CPUs multi-core têm cache compartilhado, que é uma área de memória cache acessível a todos os núcleos da CPU. No entanto, esse cache é normalmente muito mais lento do que o cache L1 dentro de um núcleo específico. O uso de cache compartilhado também pode introduzir complexidade e sobrecarga adicionais no projeto da CPU.

Mais cache vale a pena?

Ao comprar uma nova CPU agora, a diferença de preço entre dois chips semelhantes, onde um tem mais cache, pode ser surpreendente. A quantidade de memória parece tão pequena, mas é cara! O custo decorre de amontoar uma área de memória tão pequena e rápida na matriz do processador. Então, vale a pena comprar mais cache como um ponto de venda para sua próxima CPU?

Como sempre, o que realmente importa é o desempenho de uma determinada CPU nos aplicativos ou jogos que você deseja usar. Se seus pacotes de software ou jogos favoritos obtiverem um aumento significativo de alocações de cache maiores, faz sentido gastar dinheiro em CPUs com mais cache. Em outras palavras, não se preocupe com as especificações no papel. Em vez disso, procure benchmarks para o software pretendido e veja se uma CPU com mais cache (todo o resto sendo igual) faz alguma diferença real.

Os projetistas de CPU geralmente são muito bons em fornecer a um processador a quantidade certa de cache para o uso pretendido. Portanto, se uma CPU for comercializada para jogos ou edição de vídeo, ou para uso em servidores, ela geralmente terá uma configuração de cache que funcionará bem para esses trabalhos.

Processador AMD Ryzen 7 5800X3D

O rei das CPUs para jogos supera CPUs muito mais caras no desempenho dos jogos, oferecendo quantidades absurdas de memória cache empilhada em 3D.


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